智能控制 第二版 教学课件 作者 李少远 王景成 Chapter 4.pptx

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1、第四章基于模糊推理的智能控制模糊控制Mamdani模糊基于模糊规则，适用于难以建立解析数学模型的复杂系统的控制T-S模糊模型控制对于非线性系统建立T-S模型，利用线性系统理论进行设计，便于对系统性能的分析4.1模糊控制系统的基本概念4.1.1模糊控制系统组成模糊控制系统的组成具有常规计算机控制系统的结构形式，模糊控制系统通常由模糊控制器、输入/输出接口、执行机构、被控对象和测量装置等五个部分组成。4.1.2模糊控制系统的原理与特点基本算法：根据本次采样得到的系统的输出值，计算所选择的系统的输入变量将输入变量的精确值变为模糊

2、量根据输入变量（模糊量）及模糊控制规则，按模糊推理合成规则计算控制量（模糊量）由上述得到的控制量（模糊量）计算精确的控制量4.1模糊控制系统的基本概念4.1.2模糊控制系统的原理与特点模糊控制的特点：模糊控制系统不依赖于系统精确的数学模型，特别适宜于复杂系统（或过程）与模糊性对象等采用，因为它们的精确数学模型很难获得或者根本无法找到。模糊控制中的知识表示、模糊规则和合成推理是基于专家知识或熟练操作者的成熟经验，并通过学习可不断更新。因此，它具有智能性和自学习性。4.1模糊控制系统的基本概念4.1.2模糊控制系统的原理与特点

3、模糊控制的特点：模糊控制系统的核心是模糊控制器。而模糊控制器均以计算机（微机、单片机等）为主体，因此它兼有计算机控制系统的恃点。如具有数字控制的精确性与软件编程的柔软性等。模糊控制系统的人-机界面具有一定程度的友好性。它对于有一定操作经验而对控制理论并不熟悉的工作人员来说，很容易掌握和学会，并且易于使用“语言”进行人—机对话，更好地为操作者提供控制信息4.1模糊控制系统的基本概念4.1.3模糊控制系统的基本类型线性模糊控制系统与非线性模糊控制系统4.1模糊控制系统的基本概念4.1.3模糊控制系统的基本类型恒值模糊控制系统与

4、随动模糊控制系统模糊控制系统与确定性控制系统一样，根据系统输出量为恒定值或者是以一定精度跟踪输入量函数的不同要求，可以分为恒值模糊控制系统与随动模糊控制系统两类。（1）恒值模糊控制系统若系统的给定值不变，要求其被控制输出量保持恒定，控制的目的是要求系统自动地克服这些扰动影响，则把此类系统称为“恒值模糊控制系统”，如液位模糊控制系统等。（2）随动模糊控制系统若系统的给定值是时间函数，要求其被控制输出量按一定精度要求，快速地跟踪给定值函数，把这类系统称为“随动模糊控制系统”如机器人关节的模糊控制位置随动系统。4.1模糊控制系统

5、的基本概念4.1.3模糊控制系统的基本类型有差模糊控制系统和无差模糊控制系统（1）有差模糊控制系统模糊控制系统与确定性控制系统一样，根据系统输出量为恒定值或者是以一定精度跟踪输入量函数的不同要求，可以分为恒值模糊控制系统与随动模糊控制系统（2）无差模糊控制系统根据在通常的自动控制系统中采用带有积分环节的PID调节器原理，如果在模糊控制器中也引入积分作用，则可以将常规模糊控制器所存在的余差抑制到最小限度，达到模糊控制系统的无差要求。当然，这里的无差也是一个模糊概念，不可能是绝对的无静差，只能是某种限度上的无静差。4.1模糊控

6、制系统的基本概念4.2模糊控制的基本原理单变量模糊控制系统多变量模糊控制系统4.2模糊控制的基本原理模糊化人的大脑中的控制经验是由类似if-then条件语句构成的知识库，计算机仿照人的思维进行模糊控制，其输入通道得到的采样值是精确量，而推理机制进行的模糊推理是运用输入量的模糊值和输入/输出间的模糊关系进行模糊推理，把控制系统输入量由精确量转化为模糊子集的过程称为模糊化过程。常用的模糊化方法有以下两种：单点模糊化模糊子集如第三章4.2模糊控制的基本原理模糊控制的知识库知识库主要包含有数据库和规则库。所有输入、输出变量所对应的

7、论域以及这些论域上所定义的规则库中所使用的全部模糊子集的定义都存放在数据库中。规则库存放模糊控制规则。模糊控制库是由一系列if-then形式的模糊条件句构成的。条件句的前件为系统的输入或状态，后件为控制量。模糊控制规则是基于操作人员长期积累的控制经验和领域专家的有关知识经过归纳整理所形成，它是对被控对象进行控制的一个知识模型。规则库的建立一般可以通过以下途径建立：总结操作人员、领域专家、控制工程师的经验和知识；基于过程的模糊模型；基于学习和优化的方法；4.2模糊控制的基本原理模糊推理机4.2模糊控制的基本原理模糊推理机4.

8、2模糊控制的基本原理清晰化(反模糊化)最大隶属度法中位数法重心法4.3模糊控制系统的两种类型由于模糊控制器的知识库中规则的形式和推理机的推理方法不同，模糊控制系统的具体类型是多种多样的。通过对各种类型模糊控制器的分析，现有的模糊控制系统可以归纳为两种基本类型：Mamdani型模糊控制系统T-S型模糊控制